春秋战国时期，铜梁为巴国属地。
秦朝，灭巴置垫江县，铜梁为垫江属地。
南北朝时期，宋永初元年（420年），分设东宕渠郡，垫江改名宕渠，铜梁为宕渠县境。
西魏恭帝三年（556年），改郡为垫江，置合州，改县为石镜。
隋、唐时，虽郡、州时有变易，但铜梁一直为合州的石镜县辖地。
唐朝，武周长安四年（704年），割石镜地置铜梁，隶属合州，县治初在奴仑山列宿坝（今潼南县塘坝镇）上；开元三年（715年）移于武金坑（今合川市太和镇富金坝）；开元十六年（728年）移于东流溪坝（今潼南县汇集乡戴场坝）。
铜梁建县，因境内“小铜梁山”而得名，初置在涪江流域一带，大体疆域包括今铜梁、合川西南、潼南南部、大足县大足川流域；开元二十三年（735年），割石镜之南、铜梁之东置巴川县，隶属于合州；乾元元年（758年），巴川县西南部新置大足县。
两宋时期，铜梁区行政区划图在两宋初循唐制。
熙宁四年（1071年）赤水县并入铜梁。
熙宁七年（1074年）复设赤水县。
元代，世祖至元十七年（1280年），巴川县并入铜梁，仍属合州，县治始为巴川镇。
明朝，宪宗成化十七年（1481年），划铜梁、遂宁部分地置安居县，隶属重庆府。
清代，康熙元年（1662年），撤销重庆府的安居县、合州属的铜梁，并入合州。
康熙六十年（1721年），以安居、铜梁二县地复置铜梁县，属重庆府。
宣统三年（1911年）11月24日，成立铜梁县军政府，改县公署为知事公署，受重庆府管辖。
民国时期，1929年，铜梁直属四川省政府。
1935年，铜梁属四川省第三行政督察区，后改为永川专区。
中华人民共和国成立后，于1949年12月22日成立铜梁县人民政府，隶属川东行政公署铜梁专员公署。
1951年，改铜梁专员公署为江津专员公署。
1981年，改江津专区为永川地区，辖铜梁。
1983年4月，永川地区与重庆市合并，铜梁受重庆市管辖。
1997年6月重庆恢复中央直辖市，铜梁仍受重庆管辖。
2014年7月15日，铜梁区正式成立。